EP0058356B1 - Elément de réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière et réchauffeur d'eau - Google Patents

Elément de réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière et réchauffeur d'eau Download PDF

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EP0058356B1
EP0058356B1 EP82100845A EP82100845A EP0058356B1 EP 0058356 B1 EP0058356 B1 EP 0058356B1 EP 82100845 A EP82100845 A EP 82100845A EP 82100845 A EP82100845 A EP 82100845A EP 0058356 B1 EP0058356 B1 EP 0058356B1
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Delas Weir SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22D—PREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D1/00—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters
    • F22D1/32—Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters arranged to be heated by steam, e.g. bled from turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines

Definitions

  • the present invention relates to a feed water heater for a steam production boiler of an electrical energy production installation.
  • steam power plants include a steam condenser which receives and condenses the exhaust steam from the low pressure turbine and heaters placed on the boiler's feed water circuit, these being supplied by steam drawn from the turbine at different pressure levels.
  • the first low pressure cylindrical heaters are, most often, placed in the condenser sleeve which connects the exhaust pipes of the turbine to the condenser body which contains the tubular condensing bundle .
  • the heaters are installed horizontally inside the condenser sleeve and perpendicular to the axis of the turbine and are supplied with extracting steam by pipes directly connecting the turbine to said heaters, pipes which are also confined inside headlines.
  • the shape of the heaters generally cylindrical, and the arrangement of the withdrawal conduits supplying the heaters mean that the assembly remains relatively bulky and does not allow good passage of the exhaust steam from the turbine to the tube bundle of the condenser, in particular because of the draw-off lines constituting obstacles on the passage of this vapor and therefore increase the pressure losses.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a feed water heater element of a steam production boiler of an electrical energy production installation comprising an alternator driven by a turbine comprising at least one low pressure body, said heater element consisting of a bundle of tubes and being located inside a cuff connecting said low pressure body to the steam condenser located under this low pressure body, the tubes of said element of the heater being supplied with water from the condenser extraction circuit and the outer surface of the tubes being supplied with steam from a withdrawal of the low pressure body, the tube bundle being substantially horizontal and perpendicular to the axis of the turbine , the bundle of tubes having a narrow and elongated section the length of which is arranged substantially vertically, the bundle of tubes being enclosed in an env elope channeling the steam around the bundle and receiving the steam draw-off pipes, characterized in that said envelope has, in the connection region of the draw-off steam supply pipes, a section from which one of the sides deviates gradually from the bottom to the top of the corresponding side of
  • the supply of steam through the upper part of the envelope is carried out between said side of the envelope and the corresponding side of the narrow and elongated section of the tube bundle.
  • the invention also relates to a water heater characterized in that it comprises two separate water heater elements as above, placed at the same level and supplied with tapping steam of the same thermodynamic level at by means of pipes coming from a low pressure body with central intake and two symmetrical exhausts.
  • the two so-called separate water heater elements are supplied with withdrawal steam of a first thermodynamic level, a second heater being located outside of said sleeve and being supplied with steam. withdrawal of a second thermodynamic level, by pipes passing between the two said elements.
  • the withdrawal pipes connect said low pressure body to the upper face of said envelope in a substantially rectilinear manner, and the section of the envelope and tube bundle assembly is slightly inclined relative to the vertical so as to facilitate the condensate flow on the side opposite to the steam supply.
  • the water heater element comprises a bundle 1 of tubes which, in the assembly described, are tubes bent in a U shape and therefore whose inlet 2 and outlet 3 , as seen in Figure 3 are located on the same side, and a water box 4 realizing the separation between the inlet 2 and the outlet 3.
  • the section of the bundle 1 of tubes is narrow and elongated, substantially rectangular, the greatest length being placed vertically.
  • the tubes are supplied with water by the condenser extraction circuit and the outside wall of the tubes is supplied with withdrawal steam by withdrawal pipes.
  • the bundle 1 of tubes is enclosed in an envelope 6 which channels the vapor around the bundle of tubes. This envelope 6 does not have the same section over the entire length of the heater.
  • the latter In the region of the connection of the withdrawal pipes 5 with the casing, the latter has a section as shown by the reference 7 in FIG. 1, that is to say essentially such that one of the sides of the envelope, the one on the right in the figure, progressively departs from the bottom upwards, on the corresponding side of the section of the bundle 1 of tubes. Beyond the region of connection of the withdrawal pipes 5 with the casing 6, this has a section 8 which has the same shape, according to a slightly larger homothetic ratio, than the section of the bundle of tubes.
  • the admission of steam via the withdrawal pipes 5 takes place from above the part 7 of the envelope 6 between the sloping wall of this part 7 and the bundle 1 of tubes.
  • draw-off level S1 comprising two elements A and B similar to the element in FIG. 1. These elements A and B are supplied by draw-off pipes 5 coming from draw-offs similarly thermodynamic level. Each element A or B is supplied by two pipes 5 as shown in FIG. 4. These elements are arranged perpendicular to the axis 10 of the turbine.
  • the figures also show pipes 22 for drawing off a second thermodynamic level passing between the elements A and B but in this case, these pipes lead to a heater (not shown) placed outside the sleeve 15.
  • the very shape of the bundle, narrow and elongated, leaves a large space for the passage of exhaust vapor, all the more so since the bulge of the envelope 6 at 7 exists only over a part only of the length of the bundle. Furthermore, the internal supply of the withdrawal steam heater is excellent without it being necessary to extend this bulge 7 over the entire length.

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Description

  • La présente invention concerne un réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière de production de vapeur d'une installation de production d'énergie électrique.
  • On sait que les centrales électriques à vapeur comprennent un condenseur de vapeur qui reçoit et condense la vapeur d'échappement de la turbine basse pression et des réchauffeurs placés sur le circuit d'eau alimentaire de la chaudière, ceux-ci étant alimentés par de la vapeur soutirée à la turbine à différents niveaux de pression.
  • Afin de faciliter l'installation de la salle des machines, les premiers réchauffeurs basse pression de forme cylindrique sont, le plus souvent, disposés dans la manchette du condenseur qui relie les échappements de la turbine au corps du condenseur qui contient le faisceau tubulaire de condensation.
  • Les réchauffeurs sont installés horizontalement à l'intérieur de la manchette du condenseur et perpendiculairement à l'axe de la turbine et sont alimentés en vapeur de soutirage par des tuyauteries reliant directement la turbine auxdits réchauffeurs, tuyauteries qui sont également confinées à l'intérieur de la manchette.
  • Cependant, dans ces dispositions connues, la forme des réchauffeurs, généralement cylindriques, et la disposition des conduits de soutirage alimentant les réchauffeurs font que l'ensemble reste relativement encombrant et ne permet pas un bon passage de la vapeur d'échappement de la turbine vers le faisceau tubulaire du condenseur à cause notamment des conduites de soutirage constituant des obstacles sur le passage de cette vapeur et augmentent donc les pertes de charge.
  • La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et a pour objet un élément de réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière de production de vapeur d'une installation de production d'énergie électrique comprenant un alternateur entraîné par une turbine comportant au moins un corps basse pression, ledit élément de réchauffeur étant constitué d'un faisceau de tubes et étant situé à l'intérieur d'une manchette reliant ledit corps basse pression au condenseur de vapeur situé sous ce corps basse pression, les tubes dudit élément de réchauffeur étant alimentés en eau provenant du circuit d'extraction du condenseur et la surface extérieure des tubes étant alimentée en vapeur provenant d'un soutirage du corps basse pression, le faisceau de tube étant sensiblement horizontal et perpendiculaire à l'axe de la turbine, le faisceau de tubes ayant une section étroite et allongée dont la longueur est disposée sensiblement verticalement, le faisceau de tubes étant enfermé dans une enveloppe canalisant la vapeur autour du faisceau et recevant les canalisations de soutirage de vapeur, caractérisé en ce que ladite enveloppe a, dans la région de raccordement des canalisations d'alimentation en vapeur de soutirage, une section dont l'un des côtés s'écarte progressivement en partant du bas vers le haut du côté correspondant de l'un des deux côtés sensiblement verticaux de la section étroite et allongée dudit faisceau de tubes, et au-delà de cette région, une section qui suit, avec un espace pour le passage de la vapeur, le profil de la section du faisceau de tubes, l'alimentation en vapeur se faisant par le dessus de ladite enveloppe.
  • Selon une caractéristique d'une mise en oeuvre préférée de la présente invention, l'alimentation en vapeur par la partie supérieure de l'enveloppe est réalisée entre ledit côté de l'enveloppe et le côté correspondant de la section étroite et allongée du faisceau tubulaire.
  • L'invention a aussi pour objet un réchauffeur d'eau caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments séparés de réchauffeur d'eau tels que ci-dessus, placés au même niveau et alimentés par de la vapeur de soutirage de même niveau thermodynamique au moyen de canalisations provenant d'un corps basse pression à admission centrale et à deux échappements symétriques.
  • Selon une réalisation préférée de l'invention les deux dits éléments séparés de réchauffeur d'eau sont alimentés par de la vapeur de soutirage d'un premier niveau thermodynamique, un second réchauffeur étant situé à l'extérieur de ladite manchette et étant alimenté en vapeur de soutirage d'un second niveau thermodynamique, par des conduites passant entre les deux dits éléments.
  • Avantageusement, les canalisations de soutirage relient ledit corps basse pression à la face supérieure de ladite enveloppe d'une manière sensiblement rectiligne, et la section de l'ensemble enveloppe et faisceau de tubes est légèrement inclinée par rapport à la verticale de manière à faciliter l'écoulement des condensats du côté opposé à l'alimentation de vapeur.
  • L'invention sera explicitée ci-après plus en détail à la lumière de la description d'un exemple de réalisation de l'invention en regard du dessin annexé dans lequel :
    • La figure 1 représente schématiquement en coupe un élément de réchauffeur d'eau selon l'invention.
    • La figure 2 donne une représentation générale montrant la situation d'un réchauffeur d'eau selon l'invention par rapport à la turbine et ou condenseur.
    • La figure 3 est une vue de côté de la figure 1.
    • La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3.
  • En se reportant à la figure 1 l'élément de réchauffeur d'eau selon l'invention comporte un faisceau 1 de tubes qui, dans l'ensemble décrit, sont des tubes cintrés en U et donc dont l'entrée 2 et la sortie 3, comme on le voit sur la figure 3 sont situées du même côté, et une boîte à eau 4 réalisant la séparation entre l'entrée 2 et la sortie 3. La section du faisceau 1 de tubes est étroite et allongée, sensiblement rectangulaire, la plus grande longueur étant placée verticalement. Les tubes sont alimentés en eau par le circuit d'extraction du condenseur et la paroi extérieure des tubes est alimentée en vapeur de soutirage par des canalisations de soutirage. Le faisceau 1 de tubes est enfermé dans une enveloppe 6 qui canalise la vapeur autour du faisceau de tubes. Cette enveloppe 6 n'a pas la même section sur toute la longueur du réchauffeur. Dans la région du raccordement des canalisations de soutirage 5 avec l'enveloppe, celle-ci a une section telle que le montre le repère 7 de la figure 1 c'est-à-dire essentiellement telle que l'un des côtés de l'enveloppe, celui de droite sur la figure, s'écarte progressivement en partant du bas vers le haut, du côté correspondant de la section du faisceau 1 de tubes. Au-delà de la région de raccordement des canalisations de soutirage 5 avec l'enveloppe 6, celle-ci a une section 8 qui a la même forme, selon un rapport homothétique un peu plus grand, que la section du faisceau de tubes. L'admission de vapeur par les conduites de soutirage 5 a lieu par le dessus de la partie 7 de l'enveloppe 6 entre la paroi en pente de cette partie 7 et le faisceau 1 de tubes.
  • Dans les figures 2, 3 et 4, on voit une turbine basse pression 9 d'axe 10 à deux échappements symétriques 11 et 12, placés dans une boîte d'échappement 13. La boîte d'échappement 13 est reliée à un corps de condenseur 14 par une manchette 15. A l'intérieur du corps de condenseur 14 sont placés deux faisceaux de tubes du condenseur dont on a représenté les sections 16 et 17. Les tubes 18 sont alimentés en eau de la source froide par des boîtes à eau 19 et 20. Des plaques entretoises 21 maintiennent les tubes.
  • Dans la manchette 15 est placé un réchauffeur d'eau de niveau de soutirage S1 comportant deux éléments A et B semblables à l'élément de la figure 1. Ces éléments A et B sont alimentés par des canalisations de soutirage 5 provenant de soutirages de même niveau thermodynamique. Chaque élément A ou B est alimenté par deux canalisations 5 comme le montre la figure 4. Ces éléments sont disposés perpendiculairement à l'axe 10 de la turbine.
  • Les figures montrent également des canalisations 22 de soutirage d'un second niveau thermodynamique passant entre les éléments A et B mais dans ce cas, ces canalisations aboutissent à un réchauffeur non représenté placé à l'extérieur de la manchette 15.
  • Ces figures permettent de bien voir et comprendre l'intérêt de la structure et de la disposition du réchauffeur selon l'invention, en effet on constate que l'ensemble est particulièrement ramassé, les tuyauteries restant sous la turbine dans une zone ne gênant pas le passage de la vapeur d'échappement, les canalisations de soutirage ont un tracé particulièrement simple diminuant les pertes de charge.
  • La forme même du faisceau, étroite et allongée, laisse une large place au passage de la vapeur d'échappement d'autant plus que le renflement de l'enveloppe 6 en 7 n'existe que sur une partie seulement de la longueur du faisceau. Par ailleurs, l'alimentation interne du réchauffeur en vapeur de soutirage est excellente sans qu'il soit nécessaire de prolonger ce renflement 7 sur toute la longueur.

Claims (6)

1. Elément (A, B) de réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière de production de vapeur d'une installation de production d'énergie électrique comprenant un alternateur entraîné par une turbine comportant au moins un corps basse pression (9), ledit élément de réchauffeur (A) constitué d'un faisceau de tubes et étant situé à l'intérieur d'une manchette (15) reliant ledit corps basse pression au condenseur (14) de vapeur situé sous ce corps basse pression, les tubes dudit élément de réchauffeur étant alimentés en eau provenant du circuit d'extraction du condenseur, et la surface extérieure des tubes étant alimentée en vapeur provenant d'un soutirage du corps basse pression, le faisceau de tubes étant sensiblement horizontal et perpendiculaire à l'axe (10) de la turbine, le faisceau (1) de tubes ayant une section étroite et allongée dont la longueur est disposée sensiblement verticalement, le faisceau de tubes étant enfermé dans une enveloppe (6) canalisant la vapeur autour du faisceau et recevant les canalisations (5) de soutirage de vapeur, caractérisé en ce que ladite enveloppe a, dans la région de raccordement des canalisations d'alimentation en vapeur de soutirage, une section (7) dont l'un des côtés s'écarte progressivement en partant du bas vers le haut du côté correspondant de l'un des deux côtés sensiblement verticaux de la section étroite et allongée dudit faisceau (1) de tubes, et au-delà de cette région, une section qui suit, avec un espace pour le passage de la vapeur, le profil du contour de la section du faisceau de tubes, l'alimentation en vapeur se faisant par le dessus de ladite enveloppe.
2. Elément de réchauffeur d'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation en vapeur par la partie supérieure de l'enveloppe (6) est réalisée entre ledit côté de l'enveloppe et le côté correspondant de la section étroite et allongée dudit faisceau.
3. Réchauffeur d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments séparés (A, B) de réchauffeur d'eau selon la revendication 2, placés au même niveau et alimentés par de la vapeur de soutirage de même niveau thermodynamique au moyen de canalisations (5) provenant d'un corps basse pression (9) à admission centrale et à deux échappements symétriques (11, 12).
4. Réchauffeur d'eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux dits éléments séparés (A, B), de réchauffeur d'eau sont alimentés par de la vapeur de soutirage d'un premier niveau thermodynamique et en ce qu'un second réchauffeur situé à l'extérieur de ladite manchette (15) est alimenté en vapeur de soutirage d'un second niveau thermodynamique par des conduites (22) passant entre les deux dits éléments (A, B).
5. Réchauffeur d'eau selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les canalisations de soutirage relient ledit corps basse pression à la face supérieure de ladite enveloppe d'une manière sensiblement rectiligne.
6. Réchauffeur d'eau selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que la section de l'ensemble enveloppe et faisceau de tubes est légèrement inclinée par rapport à la verticale de manière à faciliter l'écoulement des condensats du côté opposé à l'alimentation de vapeur.
EP82100845A 1981-02-06 1982-02-05 Elément de réchauffeur d'eau d'alimentation d'une chaudière et réchauffeur d'eau Expired EP0058356B1 (fr)

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